基于VC的改装车动态稳定性逆向分析研究

改装车作为专用车辆已广泛应用于军事、公共安全、人防、银行、气象监控等领域，改装后的行驶安全性能备受关注。特别是在现代高技术下的局部战争中.对用于军事改装车的生存能力提出了，更高的要求。所讨论的某型车载雷达整机设备和配套设备安装在-台半挂汽车列车上，其行驶路况往往很差，尤其使得以半挂汽车列车为装载形式的雷达装备在转移时存在困难 ，甚至fI现有的雷达受路况限制上不了-些特殊阵地的状况，因此其难以达到现代战争对雷达装备的机动f生的要求。然而目前在汽车列车装载设计巾多是对雷达运输单元的牵引车机动性提m指标要求，而对构成的汽车列车机动性和稳定性分析涉及较少。鉴于地面雷达对半挂汽车列车装载运输形式的需求，重点对其涉及的路面等级，行驶车速和实际风速等影响行驶稳定性的相关参数予以探讨与分析，同时分析了改转后整车的重量分配、转弯半径等关键参数的计算，特别探讨 轮胎遇列突起或凹坑时的受力情况，分析了冲击力对改装车速度和稳定性的影响，最后以主要部件的质心坐标位置为变量变量进行了参数化设计，对改装车的先期没计具有较强的指导意义。

来稿日期：2012-09-14基金项目：安徽省优秀青年人才基金重点项目(2010AJYQ0361)作者简介：姜武华，(1977-)，男，湖北 桃人，博士生，汽 现代设计方法2模型建立与分析对改装车而言，其本质是重新布置-些改装件的位置，因此 ，各部件质心位置对整车质心位置的确定有相当重要的意义，直接影响到改装车在不同工况下的行驶稳定性，根据改装车静力学分析，可按计算整车的质心和重量，如表 1所示。

表 1改装车质心和总重算法表Tab.1 Calculation Method of Mass Center andGross Weight of the Refining Vehicle改装车质心纵向 ∑改装车质心横向改装车质心垂向改装车总重'，∑F，Y /EEZEF，Z，/'2F 2.1直线行驶工况霄达车在平苴路面j 行驶时，正面迎风条件下，雷达车的各部件的质心位置及受力分析，如图 1所示。

根据列车受力平衡分别从以下几方面考虑：纵向平衡条件 ： ：∑ ∑横向平衡条件：ENG迎风风阻力： . 1 CdApu(1)(2)(3)第7期 姜武华等：基于VC的改装车动态稳定性逆向分析研究 35驱动力条件：∑ ∑ Ⅳ2 (4)所有力对质心的力矩平衡 ：XMo0 (5)式中： 雷达车行驶中受到的正面迎风阻力(N)； -雷达车行驶中受到的滚动阻力 (N)；斤-雷达车行驶驱动力(N)；斤-雷达车行驶驱动力 (N)； -雷达车各轮胎支撑力(N)； -雷达车行驶驱动力 (N)；G-雷达车各部件所受重力(N)；c厂-雷达车迎风阻力系数；A-雷达车迎风面积(m )；p-空气密度(N·s ·rll )。

N4 N3 N2 N图 1雷达车水平行驶工况Fig.1 Force Diagram for Vehicle-Bome Radaron Horizontal Situations所有行驶阻力应当小于或等于最大路面附着力，当所有行驶阻力超出最大路面附着力时，可认为会出现纵向滑移，由上述方程计算出纵向滑移的临界车速。

22转弯行驶工况对于半挂汽车改装车，在转弯工况时时，可能出现转向轮转角还未达到最大，而牵引车、半挂车之间已达最大转角 ，这时如果转向轮转角继续增大，就会在牵引车、半挂车之间出现附加的横向转向力，影响到车辆的转向性能，严重时还会损坏连接鞍座和车架。所以在确定半挂汽车列车转向轮最大转角时，还应在结合转向轮最大转角的同时，合理确定牵引车、半挂车之间的最大夹角，以及转弯半径，在实际设计过程中，可依据牵引车、半挂车绕同-转向中心转向作纯滚动原理，通过几何关系，如图 2所示。

图2改装车转弯示意图Fig.2 The Schematic Diagram of the Refitting Vehicleon Turning Driving Situations- - . . 1 2(6)式中：L -牵引车轴距 (mm)；日。-牵引车转向轮轮距 ； 引车转向轮主销中心距； -牵引车前外轮最大转角；c-牵引车前悬长度。

雷达车转弯行驶时，正面迎风条件下，雷达车的各部件的质心位置及受力分析，如图3所示。

图3雷达车转弯行驶工况Fig.3 Force Diagram for Vehicle-Borne Radaron Turning Driving Situations根据列车受力平衡分别从以下几方面考虑：横向受力平衡：∑ ；∑ 3∑ 4 凡2coscarEFtcos (7)侧向力：K (8)当所有向外侧向力之和大于所有轮胎最大侧向附着力时，汽车出现侧向滑移，由上述方程计算出侧滑的临界风速。

2.3不平路面工况在不平路面上行驶 ，考虑轮胎的径向刚度，轮胎遇到突起或凹坑时的受力分析，如图4所示。在雷达车在过凸块时，当凸块-侧所有车轮的垂直载荷为0，则有可能出现侧翻，此时的车速为过凸块的临界车速，根据冲量定理，综合考虑重量重新分配，可得下述方程，并计算出侧翻的临界车速。

图4雷达车横向坡度受力分析Fig.4 Force Diagram for Vehicle-Borne Radaron Crosswise Situations∑ ·diF·si -B∑G -y (9)F--V-c-os/-3"m-'(10)△f A p (11)式中：开-雷达车各部件受到的侧面迎风阻力 (N)；df--雷达车各部件侧向风力作用点到地面距离 (mm)；，，雷达车各部件质心到地面距离(ram)； 达车过凸块受到的冲击力(N)；B-轮胎作用点和轮胎中心连线与地面所成角度 o)；m -碰撞时，雷达车的当量质量(kg)；晡 达车轮距(mm)；△雷 达车与前轮作用时间(S)。

3行驶稳定性分析对于雷达车设计来讲，在改装的初期阶段，-方面各部件水平安装位置、质心高度和部件质量是影响雷达车的行驶稳定性的重要因素，另-方面，路面坡度 、路面不平度和风速等外部因素也决定着雷达车行驶的稳定性。针对这种情况，对上述公式提炼出关键参数，基于 VC开发平台开发了雷达车动态稳定性分析软件，该软件能分析上述关键因素对雷达车行驶稳定性的影响，为雷达车改装和试验提供理论参考意见。

No.7July.2013 机 械设 计 与 制造 37表4在 A级路面，风速为2O.00(m/s)时，不同工况下的计算结果Tab.4 The Calculation Results Under Diferent Conditionsin the A-Class Road.Wind Speed was 20(m/s)其它 素I.睨 纵向滑移临 发生侧滑临 发生侧翻If每界界车速(km/h)界车速(km/1) 车速(kin&)5结束语(1)对改装车计算模型进行参数化设计，可以建立公共开发平台，可缩短设计开发周期，降低设计开发成本。

(2)进-步还可以用动力学分析软件(如 adams)进行改装车运动学和动力性分析，并进行联合仿真和优化。